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1. 工業工程專業課教學的現狀

工業工程是一門管理與技術相結合的學科，是幫助企業提高效率的有力工具。工業工程專業課包括基礎工業工程、運籌學、人因工程、物流與設施規劃、生產計劃與控制、質量管理、系統工程、生產系統建模與仿真等課程

   工業工程是一門管理與技術相結合的學科，是幫助企業提高效率的有力工具。工業工程專業課包括基礎工業工程、運籌學、人因工程、物流與設施規劃、生產計劃與控制、質量管理、系統工程、生產系統建模與仿真等課程。其中運籌學作為管理科學類的主干課程，在企業管理與決策方面有廣泛的應用。然而國內現今的運籌學等課程的教學情況不容樂觀，普遍存在理論與實踐脫節、教學方法與手段較為落后、較少使用計算機手段等現象，這些現象直接導致了培養出來的學生解決實際問題的能力普遍較差，面對企業遇到的問題無從入手。計算機技術已經成為公認的21世紀的兩大必需工具之一，然而我們的學生卻很少有人懂得利用計算機解決問題。究其原因，是因為老師們在教學過程中只注重公式或者算法的介紹及推導，而沒有教給學生如何利用計算機來解決問題。筆者在學習物流及設施規劃這門課的時候遇到一道有關倉庫設計的問題，這道題需要線性規劃的知識。先不說線性規劃，單是做線性規劃求解前的計算量就非常之大。然而筆者的一位同學真的這樣做了，手算，而且還自豪地說，他只用了兩個小時，比別人少用了半個小時。當筆者告訴他說我可以只用五分鐘就可以做完這道題時，他很驚訝。而筆者的確用excel只花了五分鐘就做出來了，包括線性規劃求解。由此可見，很多學生缺乏利用計算機求解問題的意識，這不是學生之過，我們的教學過程中根本沒有提及一點利用計算機求解的方法！近日，筆者主要針對excel軟件在工業工程專業課教學中的應用這一問題做了一次網上的調查，其中有一個問題是調查在運籌學這門課程中使用軟件教學的情況，問題給出了“excel”、“lindo”、“lingo”、“無”這四個備選項，調查結果很令人吃驚，大多數被調查者都選擇了“無”這一項。筆者也曾經在網絡上和被調查者交流，得知他們在學習運籌學這門課的時候的確沒有接觸過lindo等軟件。這樣的結果不得不令我們反思，我們的教學方法太落后了。

工業工程是一門實踐性很強的學科，他要求工業工程師具備良好的數據分析和軟件操作能力。除了運籌學之外，其他工業工程專業課的很多問題也可以用excel等軟件來解決，所以培養學生利用軟件分析和解決問題的能力應當成為工業工程專業教學改革的重中之重。

• 美國的Spreadsheet教學法

Spreadsheet方法是近年來美國各大學全面推廣的一種管理科學教學法，主要用于MBA的管理決策課程上。它在excel（或其他背景）下將所需解決的問題進行描述與展開，然后建立數學模型，并使用excel的命令與功能進行預測、決策、模擬和優化等運算。該教學法重點不是數學公式的推導與計算，而是注重于如何對復雜的實際系統進行描述與建模，并用計算機求解，因而避免了大量繁瑣的數學公式，使得管理科學的理論方法簡明直觀、容易理解與應用，為企業決策人員和管理人員掌握與應用管理科學開辟了一個廣闊的前景。

本文試著探討將Spreadsheet方法運用到工業工程專業課教學當中，并給出幾個用Spreadsheet方法求解工業工程專業課問題的實例，然后將Spreadsheet方法進行拓展，最后總結了Spreadsheet方法的優點和不足，旨在為工業工程教學改革和工業工程人才培養方式貢獻微薄之力。

• 精確重心法

問題描述

假設有一系列點代表生產地和需求地，各自有一定量貨物需要以一定的運輸費率運向待定的倉庫，或從倉庫運出，現在要確定倉庫應該位于何處才能使總運輸成本最小？這是一類單設施選址問題，精確重心法是求解這類問題最有效的算法之一。

我們以該點的運量乘以到該點的運輸費率再乘以到該點的距離，求出上述乘積之和最小的點，即：

其中k代表一個度量因子，將坐標軸上的一單位指標轉換為通用的距離單位，如英里等。

傳統的精確重心法是對上述目標函數求偏微分，然后再使用迭代的方法，計算過程繁瑣，在這里我們使用excel軟件求解。

算例：假設有兩個工廠向一個倉庫供貨，由倉庫供應三個需求中心，工廠一生產A產品，工廠二生產B產品。工廠和需求地的坐標、貨運量和運輸費率見表1，k值取10。

表一 工廠和需求地的坐標、貨運量和運輸費率

第一步：建立excel模型，輸入已知數據，如圖1所示。

第二步：在第一步基礎上，利用excel提供的函數，分別求出各個地點到倉庫的運輸成本和總成本。如圖2（1）和2（2）所示。

第三步：用excel的“規劃求解”工具求解。點擊“工具”菜單，選擇“規劃求解”（如果沒有此菜單，選擇“工具——加載宏”，選擇加載“規劃求解”即可。），此時出現一個“規劃求解參數”對話框，如圖3所示。在此對話框中輸入“規劃求解”的參數，其中目標單元格為$J$10,目標函數求的是最小值，可變單元格為$D$5、$E$9，即倉庫坐標值x和y所在的單元格。最后點擊“求解”按鈕求解。

第四步：保存計算結果。計算機計算完成后將會提示是否將結果保存，點擊“確定”保存結果。本算例的求解結果如圖4所示。求得的倉庫最優坐標值為（4.910，5.058），總運輸成本為21425.136美元。

分析：（1）在上述excel模型中，倉庫坐標值的初始值不能為0，即D5和E5單元格均不能為0。

（2）excel的“規劃求解”實際上包含一個非線性優化模塊，對于求解小型問題很有效。